(57)【要約】      （修正有）【課題】大面積基板用処理チャンバでガスを供給するガス供給プレートの実施形態を提供する。【解決手段】上流側、処理領域と対向する下流側、及びディフューザプレート２５８を介して形成される複数のガス流路２６２を有するディフューザプレート、及びプラズマ処理チャンバのカバープレート３０３とディフューザプレートとの間に設けられ、上面から下面に至る複数の孔を有するバッフルプレート２５７を備え、複数の孔が少なくとも２つの大きさを有するカバープレートを有するプラズマ処理チャンバ用ガス供給プレートアセンブリを記載する。バッフルプレートの小さなピンホールは、ガス混合物を充分に通過させるのに使用され、一方、バッフルプレートの大きな孔は、基板を横切る処理の均一性を向上させるのに使用される。【選択図】図３Ｂ
0003122484.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
カバープレートを有するプラズマ処理チャンバ用ガス供給プレートアセンブリであって、
上流側、処理領域と対向する下流側、及びディフューザプレートを介して形成される複数のガス流路を有するディフューザプレートと、
前記プラズマ処理チャンバの前記カバープレートと前記ディフューザプレートとの間に設けられ、上面から下面に至る複数の孔を有するバッフルプレートと、
を備え、
前記複数の孔が少なくとも２つの大きさを有する、ガス供給プレートアセンブリ。
【請求項２】
前記バッフルプレートの厚さが約０．０２〜０．２インチである、請求項１に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項３】
前記バッフルプレートとディフューザプレートとの間の距離が約０．６インチ未満である、請求項１に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項４】
前記バッフルプレートの前記複数の孔が円筒状である、請求項１に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項５】
前記バッフルプレートの前記複数の円筒孔の最小直径が約０．０５インチ未満であり、前記最小直径の孔の総断面積が１インチより大きい、請求項４に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項６】
前記最小直径の孔の総断面積が１インチより大きい、請求項５に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項７】
最小直径を有する前記複数の円筒孔がブロッカープレートの中心部から端部まで対称的に分布される、請求項６に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項８】
前記バッフルプレートが約１／１６〜１／４インチの直径を有する複数の円筒孔を有しており、これら孔の直径が前記円筒孔の最小直径より大きい、請求項４に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の円筒孔の最小直径より大きい直径を有する前記複数の円筒孔の数が少なくとも４つである、請求項８に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の円筒孔の最小直径より大きい直径を有する前記複数の円筒孔が前記バッフルプレートを横切って対称的に分布されている、請求項８に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項１１】
前記プラズマ処理チャンバが、プラズマ化学気相堆積チャンバである、請求項１に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項１２】
前記ディフューザプレートと前記バッフルプレートの両方が、いずれも３７０ｍｍ×３７０ｍｍより大きい表面積を有する、請求項１に記載のガス供給プレートアセンブリ。
【請求項１３】
カバープレートを有するプラズマ堆積処理チャンバであって、
上流側、処理領域と対向する下流側、及びディフューザプレートを介して形成される複数のガス流路を有するディフューザプレートと、
前記プラズマ処理チャンバの前記カバープレートと前記ディフューザプレートとの間に設けられ、上面から下面に至る複数の円筒孔を有するバッフルプレートと、
を備え、
前記複数の円筒孔が少なくとも２つの大きさを有し、前記バッフルプレートの中心部から端部まで対称的に分布される、プラズマ堆積処理チャンバ。
【請求項１４】
前記バッフルプレートとディフューザプレートとの間の空間が約０．６インチ未満である、請求項１３に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１５】
前記バッフルプレートの前記複数の円筒孔の最小直径が約０．０５インチ未満である、請求項１３に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１６】
前記最小直径の孔の断面積が１インチより大きい、請求項１５に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１７】
前記複数の円筒孔の最小直径より大きい直径を有する前記複数の円筒孔が前記ブロッカープレートを横切って対称的に分布されている、請求項１６に記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項１８】
前記ディフューザプレートと前記バッフルプレートの両方が、いずれも３７０ｍｍ×３７０ｍｍより大きい表面積を有する、請求項１３に記載のプラズマ処理チャンバ。
【考案の詳細な説明】
【考案の背景】
【０００１】
考案の分野
[0001]本考案の実施形態は、一般的に、堆積処理チャンバで膜堆積の均一性を向上させるのに使用されるバッフルプレートに関する。
【０００２】
背景技術の説明
[0002]液晶表示パネルまたはフラットパネルは、コンピュータとＴＶモニタのようなアクティブマトリックスディスプレイに広く使用される。プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）は、一般的に、フラットパネルディスプレイまたは半導体ウエハ用透明基板のような基板上に薄膜を堆積するために用いられる。ＰＥＣＶＤは、一般的に、前駆ガスまたはガス混合物を、基板を収容する真空チャンバに導入することにより実現される。上記前駆ガスまたはガス混合物は、通常、上記真空チャンバの上部近傍にある供給プレートを介して下方に向かっている。上記真空チャンバ内の前駆ガスまたはガス混合物は、無線周波数（ＲＦ）電力を上記真空チャンバと結合された１つ以上のＲＦ源から上記真空チャンバに印加することによりプラズマに活性化される（例えば励起される）。励起されたガスまたはガス混合物は、温度制御された基板支持体上に位置する基板の表面に基材層を形成するように反応する。上記反応中に生成された揮発性副生成物は、排気システムを介して上記真空チャンバから排出される。
【０００３】
[0003]ＰＥＣＶＤ技術により処理されたフラットパネルは、通常大きく、大抵３７０ｍｍ×４７０ｍｍを超過する。近い将来、４平方メートルに近接かつ超過する大面積の基板が予想される。フラットパネル上に均一な処理ガス流が提供されるように利用されるガス供給プレート（またはガスディフューザプレート）は、比較的に大きさが大きく、特に、２００ｍｍ×３００ｍｍの半導体ウエハ処理のために利用されるガス供給プレートに比べて大きさが大きい。
【０００４】
[0004]図１は、薄膜トランジスタ構造の概略断面図を例示している。通常の低温におけるポリシリコンＴＦＴ構造は、図１に示すトップゲートＴＦＴ構造である。基板１０１は、例えば、ガラスまたは透明プラスチックのような可視スペクトルで光学的に透明な物質から構成されてもよい。上記基板は、さまざまな形状の寸法を有することができる。通常、ＴＦＴ用途のために、上記基板は、約５００ｍｍ２より大きい表面積を有するガラス基板である。上記基板は、上部に基層１０２を有することができる。基層１０２は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）のような絶縁材でもよい。ｎ型ドープシリコン層１０４ｎは、基層１０２上に堆積される。代替として、上記シリコン層は、ｐ型ドープ層でもよい。一実施形態において、ｎ型ドープシリコン層１０４ｎは、非晶質シリコンであり、ポリシリコン層を形成するために、アニーリング処理により速やかに溶融及び再結晶される。
【０００５】
[0005]ｎ型ドープシリコン層１０４ｎが形成された後、その選択された部分がｐ型ドープ領域１０４ｐを形成するために、ｎ型ドープ領域１０４ｎの近傍にイオン注入される。ｎ型ドープ領域１０４ｎとｐ型ドープ領域１０４ｐとの間のインターフェースは、薄膜トランジスタをスイッチング素子として作用させる能力を支持する半導体接合部である。半導体層１０４のイオンドープ部分により１つ以上の半導体接合部が形成され、各接合部を横切って固有の電位が表示される。
【０００６】
[0006]ゲート誘電体層１０８がｎ型ドープ領域１０４ｎとｐ型ドープ領域１０４ｐとの上に堆積される。ゲート誘電体層１０８は、本考案によるＰＥＣＶＤシステムの実施形態を使用して堆積された、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、または酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）から構成されてもよい。一実施形態において、ゲート誘電体層１０３は、ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）と酸素を使用して堆積された二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層である。ＴＥＯＳは、液体源前駆体であり、処理チャンバに伝達されるように気化することができる。ＴＥＯＳ酸化膜は、半導体産業においてシランオキシドより良好な適合性を有することが既知である。
【０００７】
[0007]ゲート金属層１１０がゲート誘電体層１０８上に堆積される。ゲート金属層１１０は、薄膜トランジスタ内で電荷キャリアの運動を制御する導電層を備える。ゲート金属層１１０は、金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、またはそれらの組み合わせから構成されてもよい。ゲート金属層１１０は、従来の堆積技術を用いて形成されてもよい。堆積後、ゲート金属層１１０は、従来のリソグラフィ及びエッチング技術を使用してゲートを決定するようにパターニングされる。ゲート金属層１１０が形成された後、上部に層間絶縁膜１１２が形成される。層間絶縁膜１１２は、例えば、酸化ケイ素のような酸化物から構成されてもよい。層間絶縁膜１１２は、従来の堆積工程を使用して形成されてもよい。層間絶縁膜１１２は、ｎ型ドープ領域１０４ｎを露光するようにパターニングされる。層間絶縁膜１１２のパターニングされた領域は、接点１２０を形成するように導電性材料で充填されている。接点１２０は、金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びそれらの組み合わせから構成されてもよい。接点１２０は、従来の堆積技術を使用して形成されてもよい。
【０００８】
[0008]以後、仕上がった薄膜トランジスタ１２５を保護及び封入するために、上部に保護層１２２が形成されてもよい。保護層１２２は、一般的に絶縁体であって、例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素から構成されてもよい。保護層１２２は、従来の堆積技術を使用して形成されてもよい。図１では、ドープシリコン層１０４がその中に注入されたｐ型ドーパントイオンを有するｎ型シリコン層である実施形態を提供しているが、当業者は、このような構造及びその他の構造を形成するものが以下に記載された考案の範囲内であることを認識する。例えば、ｐ型シリコン層を堆積してその領域にｎ型ドーパントイオンを注入してもよい。本明細書に記載したＴＦＴ構造は、単に実施例として使用される。
【０００９】
[0009]図２Ａは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴから入手できる従来のプラズマ化学気相堆積システム２００の実施形態を示す概略断面図である。システム２００は、一般的に、ガス源２０４と結合された処理チャンバ２０２を含む。処理チャンバ２０２は、部分的に処理容積２１２を限定する壁２０６と底２０８とを有している。処理容積２１２は、通常、壁２０６にあるポート（図示せず）を介して基板２４０を容易に移動させるように処理チャンバ２０２へ／からアクセスされる。壁２０６と底２０８は、通常、アルミニウムまたは処理に適したその他の材料の一体ブロックから製造される。壁２０６は、処理容積２１２を排気ポート（図示していない複数のポンプ部品を含む）に結合するポンププレナム２１４を収容するリッドアセンブリ２１０を支持する。
【００１０】
[0010]温度制御された基板支持体アセンブリ２３８が処理チャンバ２０２内の中央に配置されている。支持体アセンブリ２３８は、処理中、ガラス基板２４０を支持する。一実施形態において、支持体アセンブリ２３８は、少なくとも１つの埋め込み加熱器２３２を封入するアルミニウム体２２４を備える。
【００１１】
[0011]一般的に、支持体アセンブリ２３８は、下側２２６と上側２３４とを有している。上側２３４は、ガラス基板２４０を支持する。下側２２６は、そこに結合されたステム２４２を有している。ステム２４２は、支持体アセンブリ２３８を処理チャンバ２０２へ／から基板の移動を容易にする高い処理位置（図示せず）と低い処理位置との間で動かせるリフトシステム（図示せず）に支持体アセンブリ２３８を結合する。ステム２４２は、支持体アセンブリ２３８とシステム２００の他の部品との間に電気及び熱電対リッド用導管をさらに提供する。
【００１２】
[0012]ベローズ２４６が支持体アセンブリ２３８（またはステム２４２）と処理チャンバ２０２の底との間に結合される。ベローズ２４６は、支持体アセンブリ２３８の垂直運動を容易にするために、処理容積２１２と処理チャンバ２０２外側の大気との間に真空シールを提供する。
【００１３】
[0013]支持体アセンブリ２３８は、一般的に、電源２２２によりリッドアセンブリ２１０と基板支持体アセンブリ２３８（または処理チャンバの上記リッドアセンブリ内または近傍に位置する他の電極）との間に位置するガス供給プレートアセンブリ２１８に供給されたＲＦ電力が支持体アセンブリ２３８とガス供給プレートアセンブリ２１８との間の処理容積２１２に存在するガスを励起するように接地される。電源２２２からの上記ＲＦ電力は、一般的に、化学気相堆積処理を行う基板の大きさに比例して選択される。上記処理チャンバ内の前駆ガスまたはガス混合物は、無線周波数（ＲＦ）電力を上記処理チャンバと結合された１つ以上のＲＦ源から上記処理チャンバに印加することによりプラズマに活性化される（例えば、励起される）。励起されたガスまたはガス混合物は、温度制御された基板支持体２３８上に位置する基板２４０の表面に基材層を形成するように反応する。
【００１４】
[0014]支持体アセンブリ２３８は、さらに外接シャドウフレーム２４８を支持する。一般的に、シャドウフレーム２４８は、ガラス基板２４０と支持体アセンブリ２３８の端部との堆積を防止して、上記基板が支持体アセンブリ２３８に堆積されないようにする。支持体アセンブリ２３８は、複数のリフトピン２５０を収容するように配置された複数の孔２２８を有している。リフトピン２５０は、通常、セラミックまたは陽極酸化アルミニウムから構成される。
【００１５】
[0015]リッドアセンブリ２１０は、処理容積２１２に上方境界を提供する。リッドアセンブリ２１０は、通常、処理チャンバ２０２を提供するために除去または開放されることができる。一実施形態において、リッドアセンブリ２１０は、アルミニウム（Ａｌ）で製造される。リッドアセンブリ２１０は、外部ポンプシステム（図示せず）と結合されるように、その中に形成されたポンププレナム２１４を含む。ポンププレナム２１４は、処理容積２１２から及び処理チャンバ２０２へガスをチャネリングし、副生成物を処理するのに利用される。
【００１６】
[0016]リッドアセンブリ２１０は、通常、ガス源２０４により提供された処理ガスを処理チャンバ２０２に導入する入口ポート２８０を含む。入口ポート２８０は、さらに洗浄源２８２に結合される。洗浄源２８２は、通常、ガス供給プレートアセンブリ２１８を含む処理チャンバ設備から堆積副生成物及び膜を除去するために、処理チャンバ２０２に導入される解離フッ素のような洗浄剤を提供する。
【００１７】
[0017]ガス供給プレートアセンブリ２１８は、リッドアセンブリ２１０の内側２２０に結合される。ガス供給プレートアセンブリ２１８は、通常、例えば、多角形状の大面積フラットパネル基板、及び円形のウエハのようなガラス基板２４０の形状に略符合するように構成される。ガス供給プレートアセンブリ２１８は、ガス源２０４から供給された処理、及びその他のガスを処理容積２１２に送る有孔領域２１６を含む。ガス供給プレートアセンブリ２１８の有孔領域２１６は、ガス供給プレートアセンブリ２１８を通過して処理容積２１２に流れるガスの均一な分布を提供するように構成される。
【００１８】
[0018]ガス供給プレートアセンブリ２１８は、通常、ハンガープレート２６０からぶら下がっているディフューザプレート（または供給プレート）２５８を含む。ディフューザプレート２５８とハンガープレート２６０は、代替的に、共通の単一部材を備えてもよい。複数のガス流路２６２がガス供給プレートアセンブリ２１８を通過して、処理容積２１２に流れるガスの所定の分布を提供するように、ディフューザプレート２５８を介して形成される。上記ハンガープレートは、ディフューザプレート２５８とリッドアセンブリ２１０の内面２２０とを離隔関係で維持することによって、その間にプレナム２６４を限定する。プレナム２６４は、ガスが中央の有孔領域２１６上に均一に提供され、ガス流路２６２を介して均一な分布で流れるように、リッドアセンブリ２１０を介したガスの流れをディフューザプレート２５８の幅を横切って均一に分布させる。
【００１９】
[0019]図２Ｂは、同一出願人による米国特許第１０／８２４，３４７号（発明の名称「大面積プラズマ化学気相堆積のためのガス拡散シャワーヘッドデザイン」、出願日２００４年４月１４日）に記載のディフューザプレート２５８の例を示す部分断面図である。例えば、６９６４６８ｍｍ２（例えば、７６２ｍｍ×９１４ｍｍ）のディフューザプレートのために、ディフューザプレート２５８は、約１２，０００のガス流路２６２を含む。更に大きなフラットパネルの処理に用いられる更に大きなディフューザプレートのために、ガス流路２６２の数を１００，０００程度高めることができる。ガス流路２６２は、一般的に、ディフューザプレート２５８の下に位置する基板２４０上に物質の均一な堆積を促進するようにパターニングされる。図２Ｂを参照すると、一実施形態において、ガス流路２６２は、制限部４２２と円錐状の開口部４０６とから構成される。制限部４２２は、ディフューザプレート２５８の第一側４１８を通過して円錐状の開口部４０６に結合される。円錐状の開口部４０６は、制限部４２２に結合され、制限部４２２から半径方向の外向きにディフューザプレート２５８の第二側４２０に拡大される。第二側４２０は、基板の表面と対向する。上記円錐状の開口部４０６の拡大角４１６は、約２０〜３５度である。
【００２０】
[0020]拡大された開口部４０６は、処理領域２１２に流れる処理ガスのプラズマイオン化を促進させる。さらに、拡大された開口部４０６は、プラズマ放電を向上させるホロー陰極効果のためのさらに大きい表面積を提供する。一実施形態において、制限部４２２の直径は、１．４０ｍｍ（または０．０５５インチ）である。制限部４２２の長さは、１４．３５ｍｍ（または０．５６５インチ）である。円錐状の開口部４０６は、ディフューザプレート２５８の第二側４２０上に７．６７ｍｍ（または０．３０２インチ）の直径を有する。拡大された開口部４０６の拡大角は、約２２度である。拡大された開口部４０６の長さは、１６．１３ｍｍ（または０．６３５インチ）である。
【００２１】
[0021]ＴＦＴ−ＬＣＤ産業において基板の大きさが引き続き増加するにつれ、特に、基板の大きさが約１００ｃｍ×約１００ｃｍ（約１０，０００ｃｍ２）であるとき、膜の膜厚の均一値は大きくなるため、大面積プラズマ化学気相堆積用の幾つかの装置製造業者の厳しい要求を満足させることができない。例えば、ゲート誘電体厚さの均一性の要件は、幾つかの装置製造業者にとって２〜３％未満であるため、現在のガス供給プレートのデザインでは達成することができない。
【００２２】
[0022]したがって、膜厚の均一性という膜特性の制御を向上させることができる、改善されたガス供給プレートアセンブリを提供する必要がある。
【考案の概要】
【００２３】
[0023]処理チャンバにガスを供給するためのガス供給プレートの実施形態が提供される。一実施形態において、カバープレートを有するプラズマ処理チャンバ用ガス供給プレートアセンブリは、上流側、処理領域と対向する下流側、及びディフューザプレートを介して形成される複数のガス流路を有するディフューザプレートと、上記プラズマ処理チャンバの上記カバープレートと上記ディフューザプレートとの間に設けられ、上面から下面に至る複数の孔を有するバッフルプレートを備え、上記複数の孔は、少なくとも２つの大きさを有する。
【００２４】
[0024]他の実施形態において、カバープレートを有するプラズマ処理チャンバは、上流側、処理領域と対向する下流側、及びディフューザプレートを介して形成される複数のガス流路を有するディフューザプレートと、上記プラズマ処理チャンバの上記カバープレートと上記ディフューザプレートとの間に設けられ、上面から下面に至る複数の孔を有するバッフルプレートを備え、上記複数の孔は、少なくとも２つの大きさを有する。
【００２５】
[0025]別の実施形態において、基板上に薄膜を堆積する方法は、上流側、処理領域と対向する下流側、及びディフューザプレートを介して形成される複数のガス流路を有するディフューザプレートと、上記プラズマ処理チャンバの上記カバープレートと上記ディフューザプレートとの間に設けられ、上面から下面に至る複数の孔を有するバッフルプレートを備え、上記複数の孔が少なくとも２つの大きさを有するカバープレートを有する処理チャンバに基板を設けるステップと、処理ガスを上記バッフルプレートと上記ディフューザプレートとを介して基板支持体上に支持された基板に流れるようにするステップと、上記ディフューザプレートと上記基板支持体との間にプラズマを作成するステップと、及び上記処理チャンバの上記基板上に薄膜を堆積するステップと、を含む。
【詳細な説明】
【００２６】
[0026]本考案の教示は、添付の図面と併せて、下記の詳細な説明を考慮することにより容易に理解することができる。
【００２７】
[0040]理解を容易にするため、可能であれば図面と共通している同一の要素を指示するために、同一の参照符号を使用する。
【００２８】
[0041]本考案は、一般的に、処理チャンバ内にガスを提供するガス供給アセンブリを提供するものである。本考案は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴから入手できるプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システムのように、大面積の基板を処理するように構成されたプラズマ化学気相堆積システムを参考し、以下に詳述する。しかし、本考案は、エッチングシステム、他の化学気相堆積システム、及び処理チャンバ内にガスを供給することが要求されるその他のシステムのようなシステム構造にも使用可能であり、このようなシステムは、円形の基板を処理するように構成されることを理解されたい。
【００２９】
[0042]図３Ａに示すように、処理チャンバ内の反応性プラズマ分布の均一性は、ガス供給プレートアセンブリ２１８にバッフルプレート２５７を加えることにより向上できると判断する。バッフルプレート２５７は、リッドアセンブリ２１０のカバープレート３０３とガスディフューザプレート２５８との間に設けられる。バッフルプレート２５７は、通常、例えば、多角形状の大面積のフラットパネル基板、及び円形のウエハのようなガス供給プレート２５８のプロファイルに略符合するように構成される。バッフルプレート２５７を横切る孔２５３とガスディフューザプレート２５８を横切るガス流路２６２は、いずれもガス入口ポート２８０からのガス供給に影響を与える。図３Ｂは、カバープレート３０３、バッフルプレート２５７、及びディフューザプレート２５８間の関係を示す図である。バッフルプレート２５７は、通常、ステンレス鋼、アルミニウム（Ａｌ）、陽極酸化アルミニウム、ニッケル（Ｎｉ）、またはその他のＲＦ導電性材料から製造される。バッフルプレート２５７は、鋳造、ろう付け、鍛造、熱間等方圧プレス、または焼結される。バッフルプレート２５７は、基板処理に逆効果を与えないようにアパーチャ２６６を横切って十分な平坦度を維持する厚さで構成される。バッフルプレート２５７は、さらに孔２５３を設ける過度な穿孔時間を防止するために、比較的に薄く維持されなければならない。一実施形態において、バッフルプレート２５７の厚さは、約０．０２〜０．２０インチである。バッフルプレート２５７は、ガスディフューザプレート２５８とともにガス供給の均一性に影響を与えるため、バッフルプレート２５７とガスディフューザプレート２５８との間の距離「Ｄ」は、小さく維持されなければならない。一実施形態において、距離「Ｄ」は、０．６インチ未満である。上記両プレート間の距離が大きすぎると、ガスまたはガス混合物が上記両プレート間で再供給されるため、バッフルプレート２５７の影響が減少する。
【００３０】
[0043]バッフルプレート２５７を横切る孔２５３は、１つ以上の大きさを有する。孔２５３は、ガス供給の均一性を増加させるために、上記バッフルプレートを横切って対称的に分布されなければならない。孔２５３は、通常、円筒状であるが、その他の形状の孔も用いられることができる。ガス供給の均一性を制御するために、異なる大きさの孔がバッフルプレート２５７を横切って対称的に設けられることができる。一実施形態において、バッフルプレート２５７は、少なくとも２組の大きさを有する孔２５３、小さなピンホール、及び大きな孔を有している。小さなピンホールは、ブロッカープレートの上流側プレナム２６４に圧力を増加させることなく、上流側から下流側まで大流速のガス混合物を伝達する必要がある。上記ブロッカープレートの上流側プレナム２６４に圧力を増加させることにより、遠隔のプラズマ洗浄源からのフッ素ラジカルのような反応ラジカルの組み換えをもたらす。大きな孔は、膜堆積厚さの均一性と基板全域のプロファイルを調節するのに使用される。これら大きな孔だけでは、流速＞３０００ｓｃｃｍの大流速を得るのには不十分である。例えば、遠隔のプラズマ源の洗浄の間、上記洗浄ガスの流速は、約４０００ｓｃｃｍである。十分な数の小さなピンホールは、上記ブロッカープレートの上流側プレナム２６４への圧力の増加を防止することができる。小さなピンホールは、１つ以上の大きさを有することができる。一実施形態において、小さなピンホールの直径は、１．２７ｍｍ（または０．０５インチ）未満を維持する。大きな孔も１つ以上の大きさを有することができる。一実施形態において、これら大きな孔の直径は、約１．５９ｍｍ（または１／１６インチ）〜約６．３５ｍｍ（または１／４インチ）である。
【００３１】
[0044]小さなピンホールの総断面積は、ＲＰＳ（遠隔のプラズマ源）ユニットにより発生された洗浄ガス類のようなガス混合物の通過を充分に確保するために、１平方インチより大きく維持されなければならない。一実施形態において、大きな孔の直径は、１．５６ｍｍ（または１／１６インチ）より大きく維持される。
【００３２】
[0045]処理チャンバに薄膜を堆積する工程が図４に示されている。上記工程は、ガス供給アセンブリを有する処理チャンバに基板を設ける工程であるステップ４０１で開始される。次のステップ４０２では、処理ガスをガス供給アセンブリを介して基板支持体上に支持された基板に流れるようにする。ステップ４０３では、ガス供給アセンブリと基板支持体との間にプラズマを作成する。ステップ４０４では、処理チャンバの基板上に薄膜を堆積する。
【００３３】
[0046]図５Ａは、ガラス基板全域のＴＥＯＳ酸化膜の厚さプロファイルを示す。基板の大きさは、９２０ｍｍ×７３０ｍｍである。ガス供給アセンブリは、バッフルプレートを含まない。ディフューザプレートは、図２Ｂに示されたデザインのディフューザ孔を有している。制限部４２２の直径は、１．４０ｍｍ（または０．０５５インチ）である。制限部４２２の長さは、１４．３５ｍｍ（または０．５６５インチ）である。円錐状の開口部４０６は、ディフューザプレート２５８の第二側４２０上に７．６７ｍｍ（または０．３０２インチ）の直径を有する。拡大された開口部４０６の拡大角は、約２２度である。拡大された開口部の長さは、１６．１３ｍｍ（または０．６３５インチ）である。ＴＥＯＳ酸化膜は、０．９５トールの圧力及び２７００ワットの電源下で８５０ｓｃｃｍのＴＥＯＳ、３００ｓｃｃｍのＨｅ及び１００００ｓｃｃｍのＯ２を使用して堆積される。ディフューザプレート２５８と基板支持体アセンブリ２３８との間の空間は、１１．９４ｍｍ（または０．４７インチ）である。処理温度は、約４００℃に維持される。堆積率は、平均１８００Å／分であり、厚さの均一性（１５ｍｍ端部は除く）は、約５．５％であって、これは、２〜３％の厚さの均一性を有する幾つかの製造業者の仕様より高い。上記厚さプロファイルは、中央及び端部の厚いプロファイルまたは「Ｗ状」プロファイルを示す。
【００３４】
[0047]図５Ｂは、ガラス基板全域のＴＥＯＳ酸化膜の厚さプロファイルを示す。上記基板の大きさは、９２０ｍｍ×７３０ｍｍである。ガス供給アセンブリは、図５Ａで使用されたディフューザプレート以外にバッフルプレートを含む。上記バッフルプレートは、単に小さい円筒状のピンホールを有している。小さなピンホールの直径は、０．４１ｍｍ（または０．０１６インチ）である。上記バッフルプレートの全域には、計８４２６個の小さなピンホールがある。図５Ｃは、バッフルプレート上のピンホールのパターンを示している。上記ピンホールは、ブロッカープレートの中心から端部まで半径方向に対称的に分布される。一実施形態において、上記ブロッカープレートの中心に近いピンホールの密度は、上記ブロッカープレートの端部に近いピンホールの密度より大きい。
【００３５】
[0048]上記バッフルプレートと上記ディフューザプレートとの間の距離は、１２．５５ｍｍ（または０．４９４インチ）である。上記バッフルプレートの厚さは、１．３７ｍｍ（または０．０５４インチ）である。上記ディフューザプレートは、図５Ａの堆積に用いたものと類似する。上記ディフューザプレートと上記支持体アセンブリとの間の空間は、１１．９４ｍｍ（または０．４７インチ）である。堆積条件及び工程は、図５Ａと同様である。堆積率は、平均１８００Å／分であり、厚さの均一性（１５ｍｍ端部は除く）は、約５．０％であって、これは、上記製造仕様よりはるかに高い。上記厚さプロファイルは、中央及び端部の厚いプロファイルまたは「Ｗ状」プロファイルをさらに示す。このような結果は、小さなピンホールを有するバッフルプレートだけがＴＥＯＳの均一性を向上させるものではないということを示す。
【００３６】
[0049]図５Ｄは、ガラス基板全域のＴＥＯＳ酸化膜の厚さプロファイルを示す。上記基板の大きさは、９２０ｍｍ×７３０ｍｍである。ガス供給アセンブリは、バッフルプレートを含む。上記バッフルプレートは、単に小さな円筒状のピンホールと大きな円筒状のピンホールとを有している。上記小さなピンホールの直径は、０．４１ｍｍ（または０．０１６インチ）である。上記バッフルプレートの全域には、８４２６個のピンホールがある。小さなピンホールの大きさ及び位置は、図５Ｂの堆積に用いられるバッフルプレート上の小さなピンホールと類似する。図５Ｃは、上記バッフルプレート上の小さなピンホールのパターンを示している。上記バッフルプレートは、さらに１．５９ｍｍ（または１／１６インチ）、３．１８ｍｍ（または１／８インチ）、及び４．７６ｍｍ（または３／１６インチ）の直径を有する大きな孔を有している。そこには１．５９ｍｍの直径を有する孔１４個、３．１８ｍｍの直径を有する孔４個、及び４．７６ｍｍの直径を有する孔４個がある。上記バッフルプレートの全域の孔の分布は、図５Ｅに示されている。上記バッフルプレートと上記ディフューザプレートとの間の距離は、１２．５５ｍｍ（または０．４９４インチ）である。上記バッフルプレートの厚さは、１．３７ｍｍ（または０．０５４インチ）である。上記ディフューザプレートは、図５Ａ及び図５Ｂの堆積に用いられるものと類似する。上記ディフューザプレートと上記支持体アセンブリとの間の空間は、１１．９４ｍｍ（または０．４７インチ）である。堆積条件及び工程は、図５Ａ及び図５Ｂと同様である。堆積率は、平均１８００Å／分であり、厚さの均一性（１５ｍｍ端部は除く）は、約１．８％であって、これは、上記製造仕様内にある。上記厚さプロファイルは、中央から端部まで平坦なプロファイルを示す。このような結果は、小さなピンホールと大きな孔とを有するバッフルプレートがＴＥＯＳの均一性を向上させることを示す。
【００３７】
[0050]上記バッフルプレートの付加は、その他のＴＥＯＳ酸化膜の特性に影響を与えない。表１は、応力、屈折率（ＲＩ）、Ｓｉ−Ｏピーク位置、及びウェットエッチング率を比較する。
【００３８】
【表１】
0003122484.tif 000003
【００３９】
[0051]上記屈折率（ＲＩ）、膜応力、Ｓｉ−Ｏピーク位置データ、及びウェットエッチング率（ＷＥＲ）データは、いずれも３類型のバッフルプレートに対して類似値を示す。上記Ｓｉ−Ｏピーク位置は、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）により測定される。上記ウェットエッチング率は、試料をＢＯＥ（緩衝オキシドエッチング）６：１溶液に浸漬することにより測定される。
【００４０】
[0052]ＴＥＯＳ酸化膜以外に、他の類型の誘電体膜上のバッフルプレートの効果をも調査した。図６Ａは、図５Ａのガス供給アセンブリ（バッフルプレート無し）と同一のガス供給アセンブリを使用して基板表面の全域にわたるＳｉＮ膜堆積率を示している。上記ＳｉＮ膜は、１．６０トールの圧力及び３４００ワットの電源下で８１０ｓｃｃｍのＳｉＨ４、６８７５ｓｃｃｍのＮＨ３、及び９０００ｓｃｃｍのＮ２を使用して堆積される。ディフューザプレートと支持体アセンブリとの間の空間は、２８．８３ｍｍ（または１．１３５インチ）である。処理温度は、約４００℃に維持される。堆積率は、平均１８５０Å／分であり、厚さの均一性（１５ｍｍ端部は除く）は、約２．５％であって、これは、上記製造仕様内にある。上記厚さプロファイルは、中央から端部まで平坦なプロファイルを示す。
【００４１】
[0053]図６Ｂは、図５Ｄのガス供給アセンブリ（小さなピンホールと大きな孔とを有するバッフルプレートを有する）と同一のガス供給アセンブリを使用して基板表面の全域にわたるＳｉＮ膜堆積率を示している。上記ＳｉＮ膜は、１．６０トールの圧力及び３４００ワットの電源下で８１０ｓｃｃｍのＳｉＨ４、６８７５ｓｃｃｍのＮＨ３、及び９０００ｓｃｃｍのＮ２を使用して堆積される。ディフューザプレートと支持体アセンブリとの間の空間は、２８．８３ｍｍ（または１．１３５インチ）である。処理温度は、約４００℃に維持される。堆積率は、平均１８５０Å／分であり、厚さの均一性（１５ｍｍ端部は除く）は、約２．５％であって、これは、上記製造仕様内にある。上記厚さプロファイルは、中央から端部まで平坦なプロファイルを示す。
【００４２】
[0054]上記結果は、基板全域のＳｉＮ膜厚が図５Ｄ及び図５Ｃと図５ＥのＴＥＯＳ膜を堆積するのに使用されるものと同じ小さなピンホールと大きな孔とを有するバッフルプレートの付加によって影響を受けないということを示す。上記バッフルプレートの付加は、その他のＳｉＮ膜の特性に影響を与えない。表２は、応力、屈折率（ＲＩ）、Ｎ−Ｈ／Ｓｉ−Ｈの比率、及びウェットエッチング率を比較する。
【００４３】
【表２】
0003122484.tif 000004
【００４４】
[0055]上記屈折率（ＲＩ）、膜応力、Ｎ−Ｈ／Ｓｉ−Ｈの比率データ、及びウェットエッチング率データは、図５Ｄ及び図５Ｃと図５Ｅの堆積に使用される小さなピンホールと大きな孔とを有するバッフルプレートで堆積された基板、または上記バッフルプレート無しに堆積された基板に対して類似値をすべて示す。上記Ｎ−Ｈ／Ｓｉ−Ｈの比率は、ＦＴＩＲにより測定される。上記ウェットエッチング率は、試料をＢＯＥ（緩衝オキシドエッチング）６：ｌ溶液に浸漬することにより測定される。
【００４５】
[0056]上記結果は、小さなピンホールと大きな孔とを有するバッフルプレートを使用することがＴＥＯＳオキシドの厚さの均一性を向上させ、上記ＴＥＯＳ膜のその他の膜特性に影響を与えないということを示す。上記結果は、また、小さなピンホールと大きな孔とを有するこのような同じバッフルプレートを使用することがＳｉＮ膜の膜厚の均一性及びその他の膜特性に影響を与えないということを示す。このような差は、ＴＥＯＳが液体源であり、かつ大きな分子量を有するという事実に起因する。
【００４６】
[0057]先に記載した本考案のために適合されるガス供給プレートアセンブリのガス供給プレートは、同一出願人による、２００１年８月８日、Ｋｅｌｌｅｒらによって出願された米国特許第０９／９２２，２１９号、２００２年５月６日、Ｙｉｍらによって出願された米国特許第１０／１４０，３２４号、２００３年１月７日、Ｂｌｏｎｉｇａｎらによって出願された米国特許第１０／３３７，４８３号、２００２年１１月１２日、Ｗｈｉｔｅらによって発行された米国特許６，４７７，９８０号、２００３年４月１６日、Ｃｈｏｉらによって出願された米国特許第１０／４１７，５９２号、及び２００４年４月１２日、Ｃｈｏｉらによって出願された米国特許第１０／８２３，３４７号に記載されており、これらはその全体を参照として本明細書に組み入れられる。
【００４７】
[0058]上記工程及び実施例は、薄膜トランジスタ素子を作るのに使用されたが、本考案の概念は、ＯＬＥＤ応用、太陽電池パネル基板、及びその他の応用素子を作るのに使用することができる。
【００４８】
[0059]本考案の内容を具体化した幾つかの好ましい実施形態を示し、具体的に説明したが、当業者は、このような内容をさらに具体化できるその他のさまざまな実施形態を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の底ゲート薄膜トランジスタの概略断面図を描写する。
【図２Ａ】従来のガスディフューザプレートを有する処理チャンバの概略断面図である。
【図２Ｂ】従来の図２Ａのガスディフューザプレートの概略断面図である。
【図３Ａ】例証的なガスディフューザプレートと例証的なバッフルプレートとを有する例示的な処理チャンバを示す概略断面図である。
【図３Ｂ】トッププレートと例証的なガスディフューザプレートとの間に設けられた例示的なバッフルプレートの概略断面図を描写する。
【図４】ディフューザプレートを有する処理チャンバの基板上に薄膜を堆積する処理の流れを示す。
【図５Ａ】バッフルプレートのないガス供給アセンブリによる堆積から収集された９２０ｍｍ×７３０ｍｍの基板の全域に対して測定したテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）オキシドの堆積率を示す。
【図５Ｂ】小さなピンホールを有するバッフルプレートを有するガス供給アセンブリによる堆積から収集された９２０ｍｍ×７３０ｍｍの基板の全域に対して測定したＴＥＯＳオキシドの堆積率を示す。
【図５Ｃ】対称的に分布された小さなピンホールを有するバッフルプレートの上面図を示す。
【図５Ｄ】小さなピンホールと大きな孔を有するバッフルプレートを有するガス供給アセンブリによる堆積から収集された９２０ｍｍ×７３０ｍｍの基板の全域に対して測定したＴＥＯＳオキシドの堆積率を示す。
【図５Ｅ】対称的に分布された大きな孔を有するバッフルプレートの上面図を示す。
【図６Ａ】バッフルプレートのないガス供給アセンブリによる堆積から収集された９２０ｍｍ×７３０ｍｍの基板の全域に対して測定したＳｉＮオキシドの堆積率を示す。
【図６Ｂ】小さなピンホールと大きな孔とを有するバッフルプレートを有するガス供給アセンブリによる堆積から収集された９２０ｍｍ×７３０ｍｍの基板の全域に対して測定したＳｉＮオキシドの堆積率を示す。
【符号の説明】
【００５０】
２００…プラズマ化学気相堆積システム、２０２…処理チャンバ、２０４…ガス源、２１０…リッドアセンブリ、２１２…処理容積、２１８…ガス供給プレートアセンブリ、２２２…電源、２３８…支持体アセンブリ、２４０…基板、２４６…ベローズ、２４８…シャドウフレーム、２５０…リフトピン、２５７…バッフルプレート、２５８…ディフューザプレート、２６０…ハンガープレート、２６２…ガス流路、２６６…アパーチャ、２８０…ガス入口ポート、２８２…洗浄源、３０３…カバープレート。
【図１】
0003122484.tif 000005
【図２Ａ】
0003122484.tif 000006
【図２Ｂ】
0003122484.tif 000007
【図３Ａ】
0003122484.tif 000008
【図３Ｂ】
0003122484.tif 000009
【図４】
0003122484.tif 000010
【図５Ａ】
0003122484.tif 000011
【図５Ｂ】
0003122484.tif 000012
【図５Ｃ】
0003122484.tif 000013
【図５Ｄ】
0003122484.tif 000014
【図５Ｅ】
0003122484.tif 000015
【図６Ａ】
0003122484.tif 000016
【図６Ｂ】
0003122484.tif 000017